Fysik
Hjælp - leder i magnetfelt
28. november 2005 af
Phoenik (Slettet)
Hej, jeg er problemer med opgave 5 (Leder i magnetfelt) s. 53 fra "Eksamensopgaver i Fysik 94-01".
Opgaven består af en a, b og c-opgave, og det er c'eren jeg ikke umiddelbart kan løse.
---
a) En lang spole med 8000 vindninger har længden 0,5m. En elektrisk strøm gennem spolen frembringer et magnetfelt i spolen med fluxtætheden 8,62 mT.
Beregn strømstyrken: (B*l)/(u_0 * N) = I
(8,62*10^(3) * 0,5m)/(4pi*10^(-7)*8000) = 429*10^(-3)A
---
b) En lang tynd kobbertræd er viklet 200 gange om en kvadratisk ramme. Sidelængde er 6,0cm. Resistans (R) er 6,5ohm. Resistivitet (r) er 1,7*10^(-8)Ohm-meter ved omgivelsernes temperatur på 20C.
Beregn trådens tværsnitsareal: A = (r*l)/R
(0,06*4*2000m*1,7*10^(-8))/(6,5) = 0,126mm^2
---
Og så kommer den svære...! c)
Figur: B-vektor peger ind i papiret. Strømmen løber mod venstre kvadratisk. Kraftvektor løber ved fx den venstre bevægelse, ned.
Graf: kraften F som funktion af tiden efter tilslutning til spændingskilde. Aftager eksponentielt indtil den nærmer sig en konstant værdi på 65 mN. Ved t=0 er kraften 140mN.
Tekst:
Kobbertråden er placeret i magnetfeltet fra spolen, tilsluttes en 9,0V-spændingskilde. Den elektriske strøm gennem tråden bevirker, at trådrammen påvirkes af en nedadrettet kraft F fra magnetfeltet.
Den elekstriske strøm gennem kobbertråden opvarmer tråden, hvorved dens resistans stiger. Kobbers temeraturkoefficient for resistans er 0,0043 K^(-1) ved temperatur 0 C.
OPGAVEN:
- Forklar, hvorfor kraften aftager, og forklarer hvorfor den nærmer sig en konstant værdi.
- Beregn hvor meget temperaturen i kobbertråden er steget efter 200 sekunder.
Tusind tak på forhånd.
Opgaven består af en a, b og c-opgave, og det er c'eren jeg ikke umiddelbart kan løse.
---
a) En lang spole med 8000 vindninger har længden 0,5m. En elektrisk strøm gennem spolen frembringer et magnetfelt i spolen med fluxtætheden 8,62 mT.
Beregn strømstyrken: (B*l)/(u_0 * N) = I
(8,62*10^(3) * 0,5m)/(4pi*10^(-7)*8000) = 429*10^(-3)A
---
b) En lang tynd kobbertræd er viklet 200 gange om en kvadratisk ramme. Sidelængde er 6,0cm. Resistans (R) er 6,5ohm. Resistivitet (r) er 1,7*10^(-8)Ohm-meter ved omgivelsernes temperatur på 20C.
Beregn trådens tværsnitsareal: A = (r*l)/R
(0,06*4*2000m*1,7*10^(-8))/(6,5) = 0,126mm^2
---
Og så kommer den svære...! c)
Figur: B-vektor peger ind i papiret. Strømmen løber mod venstre kvadratisk. Kraftvektor løber ved fx den venstre bevægelse, ned.
Graf: kraften F som funktion af tiden efter tilslutning til spændingskilde. Aftager eksponentielt indtil den nærmer sig en konstant værdi på 65 mN. Ved t=0 er kraften 140mN.
Tekst:
Kobbertråden er placeret i magnetfeltet fra spolen, tilsluttes en 9,0V-spændingskilde. Den elektriske strøm gennem tråden bevirker, at trådrammen påvirkes af en nedadrettet kraft F fra magnetfeltet.
Den elekstriske strøm gennem kobbertråden opvarmer tråden, hvorved dens resistans stiger. Kobbers temeraturkoefficient for resistans er 0,0043 K^(-1) ved temperatur 0 C.
OPGAVEN:
- Forklar, hvorfor kraften aftager, og forklarer hvorfor den nærmer sig en konstant værdi.
- Beregn hvor meget temperaturen i kobbertråden er steget efter 200 sekunder.
Tusind tak på forhånd.
Svar #2
28. november 2005 af nikolaj_p (Slettet)
Du har, at tråden bliver varmere med tiden, og dermed øges resistansen i tråden. Når R øges bliver I mindre (ohms 1. lov) og da F er proportional med I (F=B*I*L) bliver kraftpåvirkningen dermed også mindre.
F går dermed mod en konstant værdi, når temperaturen i tråden gør det. Så kan du jo overveje, hvorfor temperaturen i tråden når en konstant værdi??
Temperaturstigningen i tråden efter 200 s:
Udregn resistansen til t=0s (brug F=BIL til at udregne I og husk at ikke hele kobbertråden er påvirket af magnetfeltet - kun noget af den!. derefter ohms 1. lov til resistansen).
Udregn resistansen til t=200s ved samme metode som før.
Derefter:
R(t=200s)-R(t=0s)=R-nul*(1+alfa*T(t=200s)) - R-nul* (1+alfa*T(t=0s)
Her bruger du formlen R = R-nul*(1+alfa*T). Ud fra dine resultater i b) kan du finde R-nul med selv samme formel. Isoler derefter T(t=200s)-T(t=0s) i ligningen, og du er hjemme.
F går dermed mod en konstant værdi, når temperaturen i tråden gør det. Så kan du jo overveje, hvorfor temperaturen i tråden når en konstant værdi??
Temperaturstigningen i tråden efter 200 s:
Udregn resistansen til t=0s (brug F=BIL til at udregne I og husk at ikke hele kobbertråden er påvirket af magnetfeltet - kun noget af den!. derefter ohms 1. lov til resistansen).
Udregn resistansen til t=200s ved samme metode som før.
Derefter:
R(t=200s)-R(t=0s)=R-nul*(1+alfa*T(t=200s)) - R-nul* (1+alfa*T(t=0s)
Her bruger du formlen R = R-nul*(1+alfa*T). Ud fra dine resultater i b) kan du finde R-nul med selv samme formel. Isoler derefter T(t=200s)-T(t=0s) i ligningen, og du er hjemme.
Skriv et svar til: Hjælp - leder i magnetfelt
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.